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EMO Hannover

Trendscout EMO Hannover

| Autor / Redakteur: Victoria Sonnenberg / Victoria Sonnenberg

Mit der „Smarten Systemoptimierung“ erfolgt eine technisch detaillierte und zugleich automatisierte Auswertung von Stillstandsursachen und Fehlerzusammenhängen in einer Produktionslinie.
Mit der „Smarten Systemoptimierung“ erfolgt eine technisch detaillierte und zugleich automatisierte Auswertung von Stillstandsursachen und Fehlerzusammenhängen in einer Produktionslinie. (Bild: Bild: Fraunhofer-IPA)

Wenn derzeit von Cloudlösungen, Prozessautomatisierung, smarten Systemen, vernetzter Fertigung, Industrie 4.0 oder aber auch von Digitalisierung die Rede ist, dann ist meist ein weiterer Begriff nicht fern: die EMO Hannover 2017.

Was Angela Merkel für die Hannover Messe ist, wird dieses Jahr Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier für die EMO Hannover sein: ein klares Zeichen für die Bedeutung der Industrie und in diesem Fall ein Ritterschlag für die Weltleitmesse der Metallbearbeitung. „Wir freuen uns ganz außerordentlich, dass unser Staatsoberhaupt der EMO Hannover die Ehre gibt und damit auch ein klares Zeichen für den hohen Stellenwert der Industrie in Deutschland setzt“, sagte Carl Martin Welcker, Generalkommissar der EMO Hannover, zur EMO Preview 2017. Wenn die Metallermesse nach vierjähriger Pause vom 18. bis 23. September nach Hannover lädt, erwarten die Besucher standesgemäß und passend zum diesjährigen Motto „Connecting systems for intelligent production“ Themen rund um die Digitalisierung und Vernetzung für die Produktion.

Bereits Anfang Juni lagen Anmeldungen von mehr als 2050 Unternehmen aus 45 Ländern vor. Darunter allein 1400 Aussteller aus Europa. „Damit liegt der aktuelle Anmeldestand deutlich über dem Vergleichsergebnis der Vorveranstaltung“, erläutert Welcker. Vieles spreche dafür, dass die EMO Hannover 2017 wieder auf eine Rekordbeteiligung zusteuert. Bei der Eröffnungsveranstaltung am 18. September werden neben dem Bundespräsidenten außerdem der niedersächsische Ministerpräsident Stephan Weil und der Cecimo-Präsident Luigi Galdabini sprechen. Danach ist ein Rundgang Steinmeiers über das Messegelände geplant. „Wir werden dem Bundespräsidenten die Leistungs- und Innovationsfähigkeit unserer Branche demonstrieren sowie unser Lösungsangebot im Umfeld von Digitalisierung und Vernetzung“, sagt Welcker weiter.

Smarte Systemoptimierung erkennt Fehler in verketteten Produktionsprozessen

Wer sich aus Politik weniger macht als aus Technik, für den gibt es neben der Bundespräsidentenschau unzählige Produkt- und Lösungs-Highlights aus der Industrie. Als prominentes Beispiel wäre an dieser Stelle die Prozessautomatisierung zu nennen. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) beispielsweise präsentiert dazu Lösungen für eine smarte Systemoptimierung, die Fehler in verketteten Produktionsprozessen erkennen soll und ihre Ursachen sowie die Fortpflanzung automatisiert aufzeigen kann.

Mit der smarten Systemoptimierung erfolgt eine technisch detaillierte und zugleich automatisierte Auswertung von Stillstandsursachen und Fehlerzusammenhängen in einer Produktionslinie. Sobald die Produktion läuft, werden aus allen Prozessschritten zeitsynchron Daten an ein Analysetool übermittelt. Dieses kann mit den am Fraunhofer-IPA entwickelten Algorithmen Rückschlüsse ziehen und die Informationen in gewünschter Form aufbereiten. Als Datenbasis sollen dabei Zustands- und Prozessinformationen aus allen technischen Teilschritten der gesamten Prozesskette dienen, aus denen das Analysetool kontinuierlich und echtzeitnah herausarbeitet, wo Fehler oder Stillstände auftreten können. Im Gegensatz zur klassischen OEE (Overall Equipment Effectiveness, engl.: Gesamtanlageneffektivität) erhält der Anwender sofort eine Ursachenzuordnung. Der Anwender kann beispielsweise sehen, welcher Prozess den anderen blockiert und erkennt, wo der Auslöser sitzt. Weiterhin soll es möglich sein, die Fehlerbehebung zu priorisieren, da der reale Engpass der Produktionslinie zu jeder Zeit berechnet wird. Dies basiert auf allen aktuell detektierten Fehlerbildern, Kurzstopps und Ausschussraten und spiegelt somit den Echtzeitblick auf eine Anlage wider.

Datenquellen können zusätzlich installierte Sensoren sein wie smarte Kameras oder es kommt, falls keine Prozessinformationen vorliegen, der am IPA entwickelte Maschinendaten-Logger zum Einsatz. Dieser soll heute bereits in der Lage sein, Massendaten aus den Industriesteuerungen Siemens S7-1500, Beckhoff CX1020 und Mitsubishi Q Series an das Analysewerkzeug zu liefern. Da somit alle relevanten Variablen im Millisekundentakt verfügbar sind, kann das Betriebsverhalten erlernt werden. Damit macht das Fraunhofer-IPA gängige Maschinensteuerungen Big-Data-fähig und kann bereits vorhandene Maschinendaten in das Analysemodell integrieren.

Mit Analysetool lässt sich die dauerhafte Einhaltung des Optimums überwachen

Mit diesem Tool konnten die Forscher bei bereits hoch standardisierten Maschinen von Automobilzulieferern zwischen 6 und 10 % Zykluszeitreduktion erzielen und die dauerhafte Einhaltung des Optimums überwachen. Wie die datengetriebene Produktionsoptimierung funktioniert, können die Besucher live auf der EMO Hannover erleben. Die Minifabrik am Fraunhofer-Messestand zeigt, wie dynamische Engpässe, Abhängigkeiten in Produktionslinien und Anomalien erkannt und ausgewertet werden können. Eine vollständige Transparenz über komplexe Produktionslinien in Echtzeit sei so jederzeit möglich.

Universitär und vernetzt geht es auch auf der „industrie 4.0 area“ weiter, die angelehnt an das EMO-Motto durch den Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken (VDW) organisiert wird. Auf der Sonderfläche stellen Fraunhofer- und universitäre Forschungsinstitute der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktionstechnik (WGP) neueste Entwicklungen zur vernetzten Produktion vor. Neben der WGP – einem Zusammenschluss führender deutscher Maschinenbau-Professoren – zeigen Industrievertreter, welche Lösungen bereits erfolgreich in die Praxis umgesetzt wurden. In einem begleitenden Vortragsforum präsentieren zudem Wissenschaftler ihre aktuellen Forschungsergebnisse und demonstrieren ihre Kompetenzen bezüglich der smarten Fabrik.

Auf mehr als einem Drittel der rund 650 m² großen industrie 4.0 area werden neun renommierte WGP-Institute Demonstratoren aus ihren Forschungsprojekten präsentieren und einen Einblick in die Fabrik der Zukunft geben. Mit ihren insgesamt 39 Instituten weist die WGP Expertisen über die komplette Palette der Produktion auf. Beispielsweise stellen Wissenschaftler aus München und Stuttgart das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanzierte Projekt „BaZMod“ vor. Das Motto „Bauteilgerechte Maschinenkonfiguration in der Fertigung durch cyber-physische Zusatzmodule“ steht unter anderem für die Erweiterung bisher bekannter Schnittstellen. Bislang werden Schnittstellen zwischen intelligentem Werkzeug und Maschinensteuerung herstellerindividuell ausgeführt. Mit BaZMod präsentieren die Wissenschaftler Lösungen für einen standardisierten Daten- und Energieaustausch zwischen smartem Werkzeug und Produktionsumgebung.

In der „gentelligenten Fertigung“ trifft man auf die fühlende Werkzeugmaschine

Forscher aus Hannover präsentieren Ergebnisse aus dem Sonderforschungsbereich „Gentelligente Fertigung“ und zeigen unter anderem eine fühlende Werkzeugmaschine und neue Ansätze in der Sensorik, etwa in der modularen Mikrosensorik sowie sensorischen Spanntechnik. Auch über magnetische Magnesiumlegierungen, ein neuartiges Hochfrequenz-Kommunikationssystem für die Produktion sowie anlernfreie Prozessüberwachung kann sich der Messebesucher am Stand der Hannoveraner informieren.

Im Bereich Simulation stellen unter anderem Wissenschaftler aus Kaiserslautern Ergebnisse aus dem BMBF-Projekt mecPro2 vor, das Ende 2016 auslief. Cybertronische Produkte (CTP) sind komplexe Systeme, deren Entwicklung heute oft noch dokumentenzentriert erfolgt. Auch die Übergabe der produktseitigen Information an die Produktion erfolgt oftmals dokumentenzentriert und erst in fortgeschrittener Planungsphase des CTP. Das erschwert und verzögert die Planung des cybertronischen Produktionssystems (CTPS). Im Rahmen von mecPro2 wurde nun eine modellbasierte Planungssystematik für CTP und CTPS entwickelt, die eine integrierte Planung von Produkt und Produktion ermöglichen soll. Der Stand der Aachener Forscher widmet sich der Mensch-Maschine-Interaktion. Sie präsentieren Ergebnisse unterschiedlicher öffentlich geförderter Forschungsprojekte, etwa zu Augmented Reality und Mensch-Roboter-Kollaborationen sowie funkbasierten applikationsgerechten Technologien. Der exemplarische Prozess soll unter anderem die Interaktion mit einem Leichtbauroboter, das Anlegen und die Produktion eines individuellen Auftrags sowie die kontinuierliche Informationsbereitstellung mittels neuartiger Schnittstellen zeigen.

Zudem finden praktische Anwendungen reichlich Raum in der industrie 4.0 area. Auf rund 400 m² Fläche stellen Unternehmen ihre neuesten Lösungen von Werkzeugmaschinen über Logistik bis hin zu Software vor. Präsentiert wird dabei auch eine auf Machine Learning basierende Datenverarbeitung und Integration mit industriellen Kommunikationsprotokollen. Auch eine Demo-Roboterzelle mit virtueller Darstellung einer Software für Automatisierungslösungen inklusive einer Steuereinheit soll vorgestellt werden. Ebenso wird ein Werkzeugausgabesystem sowie ein Paletten-Handlingsystem in Verbindung mit einer Buchführungssoftware gezeigt. Mit diesem ausgewogenen Mix aus Projekten und Lösungen gibt die industrie 4.0 area nicht nur einen Ausblick in die Zukunft der Produktion, sondern garantiert darüber hinaus auch den fachlichen Austausch mit Experten einer internationalen Community.

Auch wenn Industrie 4.0 und Themen rund um die Digitalisierung den Haupttenor der EMO Hannover angeben werden, so stehen doch etliche Themen im Fokus, die mit weniger digitalem Charakter daherkommen, aber mit ebenso großem Interesse verfolgt werden. So beispielsweise der Leichtbau. Hochfeste Werkstoffe sind nicht mehr nur beliebt im Flugzeug- und Automobilbau, sondern konnten auch den Maschinenbau überzeugen, da sie sowohl vergleichsweise leicht als auch äußerst stabil sind. CFK hat allerdings nicht nur gute Eigenschaften und bringt Werkzeugmaschinen beim Zerspanen nicht selten an ihre physikalischen Grenzen. Abhilfe dieser „Grenzerfahrungen“ bieten Maschinenstrukturteile aus leichten Faserverbundwerkstoffen. Welchen Herausforderungen man sich dabei stellen muss, zeigt der Einblick in ein noch nicht abgeschlossenes Forschungsprojekt des Aachener Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie (IPT), das ebenfalls auf der EMO Hannover präsentiert wird.

Die Aachener gehen beim Optimieren von Konstruktionen wie üblich ganzheitlich vor. Das heißt, dass die Konstruktion der gesamten Maschine im Blickfeld der Wissenschaftler steht, also auch die Entwicklung wichtiger Antriebselemente der Werkzeugmaschine. Aktuell untersuchen die Forscher gemeinsam mit einem Werkzeugmaschinenhersteller aus Magdeburg, wie sich eine neue Maschinenkomponente für senkrechte Bewegungen (Z-Achse) aus Kohlefaser-Verbundkunststoff (CFK) in einer Werkzeugmaschine verhält und wie sich der Z-Schlitten optimieren lässt.

Auch die Klassiker kommen auf der EMO Hannover nicht zu kurz. Der VDW organisiert dazu gemeinsam mit der WGP das Symposium „Production for Tomorrow“. Im Fokus stehen dabei zahlreiche Innovationen auf den Gebieten der klassischen Technologien. „Wir wollen mit dem Symposium die Aufmerksamkeit sehr bewusst auf genau solche Innovationen lenken, die unabhängig vom Vernetzungsgedanken die High-End-Qualität von Werkzeugmaschinen auch für die kommenden Jahre garantieren werden“, betont Prof. Eberhard Abele, Präsident der WGP.

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